KR970011313B1 - 와동(渦動)을 일으키는 자동장치 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

와동(渦動)을 일으키는 자동장치

제1도는 반응용기들을 위한 체인 이송장치와 본 발명에 따른 비침투적 와동 혼합기구 장치를 사용할 수 있는 격실이 있는 표본 용기들을 위한 원판지지물과를 사용한 화학 분석기의 처리실에 대한 평면도.

제2도는 본 발명에 따른 와동 커플링을 사용할 수 있는 다수의 격실이 있는 시약용기들의 등각 사시도.

제3도는 본 발명에 사용된 와동 커플링 기구의 블록선도.

제4도는 제3도의 커플링 기구의 끝면의 상면도.

제5도는 제3도 및 제4도의 커플링 기구의 작동을 나타낸, 부분 절단된 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 처리실12 : 구동 조립체

30 : 시약 원판34 : 이송 아암

38 : 용기40 : 용기 스트립

41 : 주위 설치면46 : 플라스틱 핑거 혹은 경첩

48 : 돌출단부50 : 말단용기

52 : 커플링 로드54 : 회전 변환기

56 : 구동 커플링58 : 선형 변환기

60 : 링크 기구62 : 커플링 끝면

64 : 커플링 회전축66 : 접시형구멍

68 : 카운터 싱크 축70 : 보어

본 발명은 용기 또는 격실내에 포함된 유체를 혼합하는 비침투적 방법에 관한 것이며, 특히 용기들을 자동적으로 결합 및 궤도운동 시키는 커플링 장치에 관한 것이다.

용기내에 와동을 발생시키는 것은 용기내의 내용물을 혼합시키는 효과적인 수단임이 공지되어 있다. 통상의 실험용 와동 장치들에서는, 용기 하단부를 어떤 원형 경로로 이동시키거나 고속으로 궤도운동 시켜서 용기에 보유된 유체에 효과적인 와동을 발생시키도록 하기위해서, 모우터에 편심으로 설치된 면을 수용하는 지지 컵이나 탄성 용기를 사용한다. 이러한 방식의 장치의 예는, 미합중국 특허 제4,555,183호[출원인 토마스(Thomas)] 및 제3,850,580호[출원인 무어(Moor)외]에 개시된 것들이다. 이들장치는, 용기 안에 있는 유체에 와동을 발생시키기 위해서 편심운동하는 수단에 접촉한 용기를 작동자가 붙잡고 있어야 하는 수동식이다.

토마스는, 컵을 가진 편심 회전 실린더를 사용해 V자형 압입부 안에 실험용 시험관을 수용한것을 개시하였다. 이 관은, 단지 관을 상승 또는 하강 시킴으로써 컵에서 제거 또는 삽입 될 수 있다.

이런 방식의 와동 장치는, 비침투적이므로 부적절하게 청소된 침투적 혼합 수단과 관련된 오염의 염려가 없어지기 때문에, 자동화된 화학 분석기에 지극히 유리하다. 자동화된 시험장치내에 이러한 혼합방식을 포함시킨 장치가 리뷰 오프 사이언티픽 인스트루먼츠(Review of Scientific Instruments)541(11), 1983년 11월, 1569~1572페이지에 "자동 DNA 순서기(Automatic DNA Sequen cer) : 맥심-길버트 순서법에 대한 콤퓨터 프로그램 미량 화학적 조작기(Computer Program Micro Chemical Manipulator for the Maxim-Gilbert Sequencing Method)"란 제목으로 와다(wada)외의 논설에 개시되어 있다. 이 논설에 개시된 장치에서, 다수의 반응용기들은 원심분리기 회전자 안에 유연하게 보유되어 있다. 수직이동하는 실린더에는 회전진동기가 설치되어 있다. 혼합이 요구될때, 반응 용기를 회전진동기 바로 위에 있는 혼합 장소에 놓는다. 수직 이동 실린더가 위로 이동하여 반응용기의 바닥을 회전진동기의 회전진동하는 고무부문에 접촉시킨다. 진동하는 고무부분은, V자형 바닥을 가지는 시험관에 결합하도록 V자형 단면을 가진다. 이 회전 진동기의 편심 구동 장치는 베어링에 장착되어 있으며 회전 방지 커플링을 사용 할 필요가 있다.

이러한 방식의 장치는, 구동기구가 필요이상으로 복잡하고 시험관이 구동기구에서 미끄러지지 않고 운동하도록 상당히 확고하면서도 유연하게 설치되어야만 한다는 점에서 항상 만족스러운 것은 아니다.

상기한 바와같이 와동 혼합은, 대부분의 자동화학 분석기에서 바람직하며 유리구슬이나 자분(magnet-ic partilcles)과 같은 고체 지지물들이 사용될때 필요하다. 그런 입자들은 종종 반응용기의 바닥으로 가라앉는 경향이 있다. 예를 들어 균질의 면역 분석에서, 배위자(配位子)-항체(ligand-antibody)경계 입자들로부터 시약을 분리시키는 주성분으로서 자분이 사용될 수 있다. 그렇게 사용하는 특히 바람직한 입자는, 미합중국 특허 제4,661,408호[출원인 라우(lau)외]에 개시된 크롬 이산화물 입자이다. 이들 입자들은 비균질의 표본이나 시약 혼합물이 될 수 있는 비율로 침전하는 경향이 있다. 그러므로, 시약을 회수하기 전에 시약 및/또는 반응 혼합물들이 일정하게 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 자동화학 분석기에 사용하는 비교적 간단하고 저렴하면서도 효과적인 와동 혼합기를 제공하는 것이다. 그러므로, 자동 화학분석기 장치에 쓰이는 와동 혼합기는 각각의 격실이 종축을 가지며 이송장치에 배치된 기다란 격실들에 포함된 액체 물질들내에 와동을 일으키며, 이 장치는, 운동 경로를 가지는 이송장치에 배치된 다수의 결실 캐리어들로서 상기 격실 종축에 있는 돌출단부를 각각 가지는 상기 격실의 상부를 유연하게 보유하도록 사용되는 각각의 상기 캐리어들과, 회전축 및 이 회전축을 가로지르는 끝면을 가지며 상기 이송장치의 경로상에 있는 지역에 위치하는 회전가능한 커플링과; 상기 커플링 상기 끝면에 의해서 상기 돌출단부에 결합하도록 회전축을 따라서 변환시키는 수단으로서, 상기 끝면에는 상기 회전축에 그 중심이 편기되어 있는 접시형 구멍과 상기 돌출단부를 수요하기 적합한 상기 접시형 구멍 안에 있는 보어가 형성되어서 상기 커플링이 상기 돌출단부에 접촉하도록 회전되고 변환되며, 상기 돌출단부는 상기 접시형 구멍에 의해 상기 커플링의 끝면을 따라서 방사상으로 이동하여 보어에 의해서 결합되어 궤도운동하도록된, 상기 변환수단으로 구성된다.

바람직하게, 접시형 구멍은 회전축을 포함하며 커플링의 끝면과 예각을 형성한다. 또한, 보어는 접시형 구멍의 중심에 놓이는 주위 가장자리를 가지는 것이 바람직하다.

이 장치에서, 커플링 끝면에 있는 분화구 모양의 압입부 형상으로된 접시형 구멍은 커플링 끝면에 형성된 구동 구멍 혹은 보어 안으로 돌출단부를 안내하는 역할을 한다. 구멍은, 커플링이 격실의 돌출단부에 접촉하도록 이동될때에 이 회전 커플링이 돌출단부와 결합하도록, 접시형 구멍의 축 혹은 중심을 포함하게 설치되어야만 한다. 용기의 상부가 유연하게 설치된 경우에, 용기 바닥에서 발생된 회전성 혹은 궤도성 운동이 격실내에 액체 와동을 일으켜서 소망 혼합이 일어난다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 비침투성 혼합장치를 사용할 수 있는 화학 분석기가 제1도에 도시되어 있다. 이 분석기는, 그것이 종래의 것일지라도, 각각의 반응용기들(14)을 처리실(10)내에 설치된 여러 처리 장소들(16)로 연속하여 이동시키도록 작동하는 구동 조립체(12)가 있는 처리실(10)을 포함한다. 처리실에는 시약 적재부(18), 표본분배부(22), 세척부(24), 혼합부(27), 측정부(28), 포본용기스트립(40)을 보유한시약원판(30), 표본 카루우젤(Carousel)(32) 및 표본과 시약들을 반응용기들(14)로 이동시키는 이송 아암들(34)이 포함된다.

시약원판(30)은 많은 다격실 용기 스트립(40)을 보유하기에 적합하다. 이러한 목적을 위해서 바람직한 용기 스트립은, 발명의 명칭 "와동 액체 용기"로 출원인 디 마이오(DuMaio)외의 공동계류중인 출원에 개시된 것이다. 이 용기 스트립에는, 출원인 디 마이오외의 출원에 개시된 바와같이 그리고 제2도에 도시된 바와같이, 용기 스트립(40)을 형성하도록 끝과 끝이 연결된 관계로 배열되어 있는 다수의 용기들(38)이 있다. 출원인이 라마챤드란(Ramachandran)인 1988년 1월 19일자 공고된 미합중국 특허 제4,720,734호에 개시된 바와 같이, 용기 스트립(40)은 임의의 편리한 방식으로 제작될 수 있다. 도시된 실시예에서, 용기 스트립은 불활성 플라스틱 같은 적절한 재료로 형성된 강체 주위 밴드(36)를 포함한다. 이 밴드는, 바람직한 실시예에서 일반적으로 용기 스트립이 제1가장자리에서 제2가장자리로 대략 기다란 쐐기형으로 테이퍼지도록 각각의 용기들(38)에 연결되거나 그 용기들과 일체로 제조된다. 용기 스트립의 이러한 쐐기형 측면은, 다수의 그러한 스트립들(40)이 회전가능한 시약원판(30)을 가로지르며 원주상으로 인접하게 대략 방사상으로 연장하도록 설치되는 것을 편리하게 한다. 그러나, 각각의 용기들(38)은 임의의 소정 형상을 가질 수 있고 단독으로 사용되거나 어떤 편리한 수만큼 함께 배열될 수도 있고 이는 본 발명의 의도내에 포함됨은 당연할 것이다.

단독으로 배열되었든 용기 스트립(40)에 배열되었든, 각각의 용기들은 적절한 불활성 플라스틱 재료로 제조되며, 대략 평행하게 마주하는 쌍으로 측벽 및 끝벽들과 일체로 형성된 격실을 포함한다. 측벽 및 끝벽들의 윗면은, 밴드의 윗면 및 밴드 주변과 함께 용기들의 개방된 상단 주의로 둘러싸는 대략 편평한 밀봉면(41)을 형성한다. 전형적으로 각각의 용기들은 하향 경사진역 피라밋형 바닥에 의해서 밀폐될 수 있다. 바람직한 실시예에서 와동격실을 제외한 각각의 용기들의 측벽은 주위 밴드에 접합된다. 밴드는 용기들의 하단보다 조금 아래로 뻗어서 지지 구조를 형성하며 이에 의해서 안쪽 스트립이 작업면으로 될 수 있다. 각각의 용기들(38)은 정방형, 장방형등의 여러 형상으로 배열될 수 있다.

각각의 인접한 용기들(38)은, 용기들의 열 및 증기절연을 강화하도록 소정 간격으로 서로 이격되어 있다. 바람직하게는 용기 스트립(40)이 사출성형에 의해서 폴리프로필렌으로 제조된다. 다른 방법으로는, 폴리에틸렌이나 다른 적절한 구성재료가 사용될 수 있으나 여러번 구부러질 수 있고 깨지지 않는 성질 때문에 폴리프로필렌이 바람직하다.

말단 용기 혹은 격실(50)은 기다란 관형이며 종축을 가진다. 이 말단 용기는 또한, 용기들 및 밴드에 의해 제공되는 주위 설치면들과 유사한 주위 설치면(41)을 형성하는 림(rim)을 가진다. 이 격실(50)은, 가요성 경첩을 형성하는 일체로 된 얇은 플라스틱 핑거(46)에 의해서만 밴드에 연결된다. 플라스틱 핑거(46)는, 격실 및 용기들의 위에 배열된 증기밀봉을 방해하지 않도록 림의 바로 아래에 위치된다.

격실(50) 바닥에는 이 격실(50) 바닥부분의 장동(章動)을 일으키는 편심의 혹은 궤도형(orbiting type)구동 장치에 의해서 결합되기에 적합한 하향 연장하는 돌출단부(48)가 형성되어 있다. 격실 아랫쪽 부분의 그러한 장동에 대해서 격실(50)이 구속되지 않도록 밴드가 격실(50) 주위로 짧은 스커어트(skirt)를 형성한다.

필요하다면 용기들을 개방된 채로 둘 수 있지만, 용기 안으로 시약을 공급할 때는 시약을 회수하는 탐침(probe)에 의한 복수의 관통을 제공하도록 증기 방벽 및 재생 가능한 뚜껑을 사용 하는 것이 좋다. 이러한 이유 때문에, 공동 계류중인 디 마이오(DiMaio)외의 출원에 개시된 바와 같이, 적절한 적층을 표본 스트립(40)안에 있는 격실들 및 용기들 각각의 상부림에 가열 밀봉시킬 수 있다. 이는, 실리콘 고무와 같은 탄성 중합체의 자생(self-healing)구조물로 덮여진 3겹의 적층으로 될 수 있다. 적층은 폴리에스테르 막으로된 바깥층, 이 폴리에스테르 막 위에 코우팅 된 염화 폴리비닐렌 및 폴리프로필렌으로된 바깥쪽 방벽 쉬이트(sheet)로 구성된다. 이들 3겹의 쉬이트는 격실의 림 바로 둘레로 길게 째어져서 격실(50) 바닥의 장동을 편리하게 한다.

본 발명에 따르면, 격실(50)에 대하여 자동 결합 가능한 회전 구동 장치가 제공된다. 이 구동 장치는, 구동 커플링(56)을 통해서 작동하는 정지 모우터와 같은 회전 변환기(54)에 의하여 회전되는 커플링 로드(52)를 포함한다. 회전 변환기(54)는, 링크 기구(60)를 통해서 커플링(52)을 돌출 단부(48)에 접촉할 때까지 이동시키도록 작동하는 선형 변환기(58)에 의해서 구동되도록 설치된다.

커플링 로드(52)의 끝면(62)에는 회전축(64) 및 접시형 구멍(66)이 형성되어 있다. 또한 접시형 구멍(66)의 중심 혹은 축(68)은 보어(70)를 따라서 형성된다. 보어(70)는 접시형 구멍의 중심(68)을 포함해야만 한다. 같은 방법으로, 접시형 구멍은 편심되어야만 하지만 커플링 로드(52)의 축(64)을 포함해야만 한다. 끝면(62)과 접시형 구멍이 형성하는 각은 예각이 되어야만 하여 바람직하게는 30도 정도이다. 또한, 바람직하게는 보어(70)의 주위 가장자리가 접시형 구멍의 중심(68)상에 직선상으로 놓여져야 할 것이다.

제5도 명확히 도시된 바와같이 작동중에, 스트립(40)의 일부인 격실(50)은 경첩(46)에 의해서 그 상단이 스트립(40)에 장착된다. 커플링(52)은, 돌출 단부(48)를 보어(70)안으로 지향시키는 접시형 구멍에 의해서 이 돌출 단부(48)가 결합될때까지 화살표(72)로 도시된 바와같이 회전하면서 윗쪽으로 이동된다. 보어(70)를 사용함으로써, 격실(50) 바닥의 장동을 일으키기 위해 격실에 상향 압력이 작용될 필요가 없도록 돌출 단부의 확실하고 견고한 접촉이 제공된다. 그러므로 이 커플링 장치는 장동을 제공하는 효과적이고 확실한 방법이다.

커플링(52)은 어떤 적절한 재료로도 구성될 수 있다. 바람직하게는 플라스틱 재료가 사용된다. 어떠한 적절한 공업 플라스틱도 사용될 수 있으나 사이코락 엑스-17(cycolac X-17)의 에비 비이 에스(ABS) 플라스틱 고체를 사용하는것이 바람직하다.

Claims (4)

1. 각기 종축을 가지며, 이송장치에 배치된 기다란 상기 격실들안에 담긴 액체 물질들내에 와동을 일으키는 자동장치로서 일정한 운동 경로를 가지는 이송장치에 배치된 다수의 격실 캐리어들로서, 각기 상기 종축상에 놓여지는 용기의 바닥에 있는 돌출 단부를 각각 가지는 상기 격실의 윗부분들을 유연하게 보유하도록 된 다수의 격실 캐리어 회전축 및 이 회전축을 가로지르는 끝면을 가지며 상기 격실 캐리어들의 상기 운동경로의 지역 아래에 위치되는 회전 가능한 커플링, 및 그 중심이 상기 회전축에 편심되어있는 접시형 구멍을 형성하는 상기 커플링의 끝면에 의해서 상기 커플링이 상기 돌출 단부에 결합하도록 상기 회전축을 따라 상기 커플링을 이동시키는 수단으로 구성되며, 상기 커플링의 끝면이 상기 돌출 단부를 수용하기에 적합한 접시형 구멍 안에 있는 보어를 형성하면서, 상기 커플링이 상기 돌출 단부에 접촉하도록 회전되고 이동될 때에 상기 돌출 단부는 상기 접시형 구멍에 의해서 상기 커플링의 끝면을 따라서 방사상으로 이동되어 상기 보어에 결합되고 궤도운동을 하게되는 상기 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 접시형 구멍이 상기 회전축을 포함하는 상기 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 접시형 구멍이 상기 커플링의 끝면과 예각을 형성하는 상기 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 보어가 상기 접시형 구멍의 중심에 놓여지는 주위 가장자리를 가지는 상기 장치.

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